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文檔簡介
製冷與人工環(huán)境之製冷基礎知識
第一章概述廣義的人工環(huán)境:是指為了滿足人類的需要,在自然物質(zhì)的基礎上,通過人類長期有意識的社會勞動,加工和改造自然物質(zhì),創(chuàng)造物質(zhì)生產(chǎn)體系,積累物質(zhì)文化等所形成的環(huán)境體系。狹義的人工環(huán)境:是指由人為設置邊界面圍合成的空間環(huán)境。包括房屋圍護結(jié)構(gòu)圍合成的民用建築環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境和交通運輸外殼圍合成的交通運輸環(huán)境(車廂環(huán)境、船艙環(huán)境、飛行器環(huán)境)等1.人工環(huán)境人工環(huán)境的意義:人體健康,提高生活品質(zhì);工作效率,安全操作和生產(chǎn);食品保鮮貯運等。。人工環(huán)境指標:溫度、濕度、風速、污染氣體、懸浮顆粒物、氣體成份與氣壓等。營造人工環(huán)境所需要的設備:各類熱泵、製冷機、空調(diào)機、各類換熱設備、熱能蓄存裝置、空氣淨化設備、以及氣調(diào)所需要的制氮機、降氧機等。2.製冷製冷的定義:作為一門科學是指用人工的方法在一定時間和一定空間內(nèi)將某物體冷卻,使其溫度降低到環(huán)境溫度以下,並保持這個低溫。製冷就是從物體中取出熱量,將其排放到環(huán)境介質(zhì)中,以產(chǎn)生低於環(huán)境溫度的過程。
製冷機:實現(xiàn)製冷所需的機器和設備。製冷劑:製冷機中把熱量從被冷卻介質(zhì)傳給環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)部迴圈流動的工作介質(zhì)。製冷迴圈:在製冷機中,製冷劑周而復始吸熱、放熱的流動迴圈。按照制取低溫範圍,製冷技術(shù)劃分為以下領(lǐng)域:
120k以上,普通製冷
120~20k,深度製冷
20~0.3k,低溫製冷;低溫製冷
0.3k以下,超低溫製冷製冷技術(shù)的研究內(nèi)容研究獲得低溫的方法和有關(guān)的機理以及與此相應的製冷迴圈,並對製冷迴圈進行熱力學分析和計算。研究製冷劑的性質(zhì),為製冷機提高滿意的工作介質(zhì)。研究實現(xiàn)製冷迴圈所需的各種機械和技術(shù)設備。
製冷的主要理論基礎是熱力學製冷量性能係數(shù):制取的冷量比消耗的功熱力完善度3.製冷技術(shù)在人工環(huán)境中的應用商業(yè)及人民生活
食品的冷凍冷藏
舒適性空調(diào)
體育專案國家歌劇院工業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)牧業(yè)
生產(chǎn)性空氣調(diào)節(jié)機械製造氣體液化化工行業(yè)農(nóng)、牧業(yè),人工育種等紡織溫度溫度棉花準備20-25°C50-60%梳棉20-25°C65-70%精梳20-25°C55-65%紡紗20-25°C40-65%織布20-25°C70-85%整理20-25°C65%羊毛梳毛/精梳20-25°C65-80%預防20-25°C60-65%環(huán)鍵紡紗20-25°C55-60%織20-25°C55-65%亞麻準備20-25°C50-60%梳麻20-25°C50-60%紡20-25°C60-70%織20-25°C70-75%絲綢紡22-25°C65-70%織22-25°C60-70%化纖紡20-22°C80-90%加撚20-22°C70-80%
空氣的相對濕度變化,對纖維的回潮率、強度和柔軟性會有很大影響。
建築工程
凍土開採大型水泥構(gòu)件隧道工程
科實驗研究、國防工業(yè)
實驗環(huán)境精密儀器的工作溫度醫(yī)療衛(wèi)生
疫苗、藥劑、幹細胞等的冷藏器官保存以及移植腫瘤等的冷凍治療4.製冷技術(shù)的發(fā)展史古代采冰、儲冰已有5000年曆史(不能算作製冷)。現(xiàn)代製冷技術(shù)是19世紀中後期發(fā)展起來的。1755年Cullen利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰,為液體汽化製冷打下基礎。1834年美國人Perkins試製成功了第一臺以乙醚為工質(zhì)、閉式迴圈的蒸汽壓縮式製冷機。1875Carre和Linde採用氨作為製冷劑,蒸汽壓縮式製冷開始占統(tǒng)治地位。期間CO2和SO2都曾作為製冷劑使用。CO2至今仍有使用,現(xiàn)在研究CO2的超臨界迴圈。1930之後,全封閉式壓縮機的製造成功以及氟利昂製冷劑的發(fā)現(xiàn)和使用,使製冷技術(shù)得到了快速的發(fā)展。
第二章製冷方法1.各種製冷方法液體汽化製冷蒸汽壓縮式製冷蒸汽吸收式製冷蒸汽噴射式製冷吸附製冷熱電製冷渦流管制冷空氣膨脹製冷2.液體汽化製冷物質(zhì)有三種集態(tài):氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。物質(zhì)集態(tài)的改變稱為相變。相變過程中,由於物質(zhì)分子重新排列和分子熱運動速度的改變,會吸收或放出熱量,這種熱量稱作潛熱。物質(zhì)發(fā)生從質(zhì)密態(tài)到質(zhì)稀態(tài)的相變時,將吸收潛熱;反之,當它發(fā)生由質(zhì)稀態(tài)向質(zhì)密態(tài)的相變時,放出潛熱。相變製冷就是利用前者的吸熱效應而實現(xiàn)的。利用液體相變的,是液體汽化製冷;①製冷劑液體在低壓(低溫)下蒸發(fā),成為低壓蒸氣②將該低壓蒸氣提高壓力成為高壓蒸氣③將高壓蒸氣冷凝,使之成為高壓液體④高壓液體降低壓力重新變?yōu)榈蛪阂后w,返回到①,從而完成迴圈。3.蒸汽壓縮式製冷
製冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻對象的熱量並氣化,產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮後以高壓排出。壓縮機排出的高壓氣態(tài)製冷劑進冷凝器,被常溫的冷卻水或空氣冷卻,凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時節(jié)流,變成低壓低溫的氣液兩相混合物,進入蒸發(fā)器,其中的液態(tài)製冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)製冷,產(chǎn)生的低壓蒸汽再次被壓縮機吸入。如此周而復始,不斷迴圈。壓縮製冷劑蒸氣,提高壓力和溫度放熱,使高壓高溫製冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的製冷劑液體得到低溫低壓製冷劑製冷劑液體吸熱、蒸發(fā)、製冷蒸汽吸收式製冷蒸汽噴射式製冷蒸汽噴射式製冷系統(tǒng)的原理A噴射器B冷凝器C蒸發(fā)器D節(jié)流閥E鍋爐F水泵G熱交換器噴射器吸附製冷
一定的固體吸附劑對某種製冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附溫度的不同而不同。週期性地冷卻和加熱吸附劑,使之交替吸附和解析。解析時,釋放出製冷劑氣體,並使之凝為液體;吸附時,製冷級液體蒸發(fā),產(chǎn)生製冷作用。工質(zhì):吸附劑-製冷劑工質(zhì)對4.熱電製冷
熱電製冷又稱溫差電製冷——是利用熱電效應(即帕爾貼效應)的一種製冷方法。帕爾貼效應:電流通過不同導體的介面時將從外界吸熱或放熱。珀爾帖效應基本原理
熱電偶對
三級複疊式熱電堆
不需要明顯的工質(zhì)來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。整個裝置沒有任何機械運動部件。但熱電製冷的效率很低,半導體器件的價格又很高,而且必須使用直流電源,不宜大規(guī)模使用。一般用於微型製冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場合。5.渦流管制冷
經(jīng)過壓縮並冷卻到室溫的氣體(通常是用空氣)進入噴嘴內(nèi)膨脹以後以很高的速度切線方向進入渦流室,形成自由渦流,經(jīng)過動能的交換並分離成溫度不相同的兩部分,中心部分的氣流經(jīng)孔板流出,即冷氣流;邊緣部分的氣體從另一端經(jīng)控制閥流出,即熱氣流。
所以常用在有高壓氣源或可以廉價獲得高壓氣體的場合。
6.空氣膨脹製冷
高壓氣體絕熱膨脹時,對膨脹機作功,同時氣體的溫度降低。用這種方法可以獲得低溫。與液體汽化式製冷相比,空氣膨脹製冷是一種沒有相變的製冷方式。
7.熱泵熱泵:逆向迴圈不僅可以用來製冷,還可以把熱能釋放給某物體或空間,使之溫度升高。用作後一種用途的逆向循環(huán)系統(tǒng)稱作熱泵。
熱泵的性能係數(shù)COP:又叫供熱係數(shù)或泵熱係數(shù),它等於供熱量與補償能之比。熱泵的性能係數(shù)恒大於1
第三章製冷劑1.製冷劑的定義:
是製冷機中的工作流體,它在製冷機中迴圈流動,通過自身熱力狀態(tài)的變化不斷與外界發(fā)生能量交換,達到製冷的目的。也稱製冷迴圈的工作介質(zhì),或製冷工質(zhì),或簡稱工質(zhì)。2.什麼物質(zhì)可以做製冷劑
液體汽化製冷中,製冷劑從低溫熱源中吸取熱量,在低溫下氣化,再在高溫下凝結(jié),向高溫熱源排放熱量。因此,只有在工作溫度範圍內(nèi)能夠氣化和凝結(jié)的物質(zhì)才有可能作為製冷劑使用。乙醚1834年查爾斯·泰勒(CharlesTellier)二甲基乙醚
拉烏爾·皮克特(RaulPictel)SO2
1874年混合製冷劑二十世紀五六十年代
卡特·林德(CarlLinde)NH3
1870年
威德豪森(Windhausen)CO2
1866年
湯姆斯·米傑裏(ThomasMidgley)鹵代烴1929-1930年
3.製冷劑的發(fā)展史綠色環(huán)保製冷劑
4.氟利昂製冷劑氟利昂是飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物的總稱。最早使用的是R12;不同的氟里昂物質(zhì)在熱力性質(zhì)上各不相同,能適應不同製冷溫度和容量的要求;尤其是氯氟烴在物理、化學性質(zhì)上又有許多共向的優(yōu)點(如無毒、無燃爆危險、不腐蝕金屬、熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性好等),便於實用。成熟使用的氟里昂製冷劑以氯氟烴類物質(zhì)為主,如R11,R12,R114,R115等;還有某些不完全鹵化烴,如R22;還有氟里昂製冷劑的混合物,R500,R502,R503等。
1974年美國加利福尼亞大學的羅蘭(SherwoodRowland)教授和他的博士後莫利納(MarioMolina)在“自然”雜誌上發(fā)表文章,指出鹵代烴在紫外線作用下會釋放出氯離子,而氯離子會消耗地球周圍熱成層(Stratosphere,原名平流層)中的臭氧(Ozone,O3),而使過量的太陽紫外線照射到地面,給地球上的生物和人類帶來一系列的危害。為此,瑞典皇家科學院將1995年的諾貝爾化學獎授予這兩位和一名德國的化學家,以表彰他們在大氣化學特別是臭氧的形成和分解研究方面作出的傑出貢獻。CF2Cl2------CF2Cl+Cl;Cl+O3----ClO+O2
;氯氟烴CFC:R12,CF2Cl2氫氯氟烴HCFC:R22,CHF2Cl氫氟烴HFC:R134a,C2H2F4CF2Cl2------CF2Cl+Cl;Cl+O3----ClO+O2
;《蒙特利爾議定書》
1.對CFCs,包括CFC11、CFCl2,CFCll3、CFCll4、CFCll5等氯氟烴物質(zhì):(1)對發(fā)達國家,規(guī)定從1996年1月1日起完全停止生產(chǎn)與消費;(2)對發(fā)展中國家(CFCs人均消耗量小於0.3kg/年),最後停用的日期是2010年。2.對HCFCs,包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等:(1)對發(fā)達國家,從1996年起凍結(jié)生產(chǎn)量,2004年開始削減,至2020年完全停用;(2)對發(fā)展中國家,從2016年開始凍結(jié)生產(chǎn)量,2040年完全停用。
純質(zhì)製冷劑混合製冷劑5.製冷劑的種類和符號表示製冷劑的分類和符號表示
按組分
按化學成分無機物:NH3,
CO2
,H2O等氟利昂和烷烴類:R11,R12,R22等碳氫化合物:CH4,C2H6等共沸混合製冷劑非共沸混合製冷劑(1)無機化合物。無機化合物的簡寫符號規(guī)定為R7()。括弧代表一組數(shù)字,數(shù)字是該無機物分子量的整數(shù)部分。如:R717,R718,R744。(2)氟利昂和烷烴類。烷烴類化合物的分子通式為CmH2m+2;鹵代烴的分子通式為CmHnFxClyBrz(2m+2=n+x+y+z),它們的簡寫符號規(guī)定為R(m-1)(n+1)(x)B(z)。例如:CHF2ClR22
國際符號表示:以R(Refrigerant)開頭(3)共沸(azeotropic)混合製冷劑。共沸混合製冷劑的簡寫符號為R5()。括弧代表一組數(shù)字,這組數(shù)字為該製冷劑命名的先後順序號,從00開始。(4)非共沸(zeotropic)混合製冷劑。非共沸混合製冷劑的簡寫符號為R4()。括弧代表一組數(shù)字,這組數(shù)字為該製冷劑命名的先後順序號,從00開始。(5)環(huán)烷烴、鏈烯烴以及它們的鹵代物。其簡寫符號規(guī)定:環(huán)烷烴及環(huán)烷烴的鹵代物用字母“RC”開頭,鏈烯烴及鏈烯烴的鹵代物用字母“R1”開頭。氟里昂類物質(zhì)的新表示方法
在大氣臭氧層問題提出來以後,為了能較簡單地定性判別不同種類製冷劑對大氣臭氧層的破壞能力,氯氟烴(chlorofluorocarbons)類物質(zhì)代號中的R可表示為CFC,氫氯氟烴類物質(zhì)(hydrochlorofluorocarbons)代號中的R可表示為HCFC,氫氟烴(hydrofluorocarbons)類物質(zhì)代號中的R可表示為HFC,碳氫化合物(hydrocarbons)代號中的R可表示為HC,而數(shù)字編號不變。例如,R12可表示為CFCl2,R22可表示為HCFC22,R134a可表示為HFCl34a。製冷劑環(huán)境可接受性ODP(OzoneDepletionPotential)值:ODP值表示對大氣臭氧層消耗的潛能值,通常用來描述對臭氧的消耗特徵及其強度分佈。GWP(GlobalWarmingPotential)值:全球變暖潛能值。具有全球變暖效應的氣體稱為溫室氣體。臭氧衰減指數(shù)ODP
和溫室效應指數(shù)GWP值要儘量小壓縮機分類
第四章製冷壓縮機活塞式製冷壓縮機往復活塞式壓縮機A—AAA活塞氣缸斜盤主軸斜盤式製冷壓縮機示意圖
滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機工作過程模擬b.壓縮過程結(jié)束排氣過程開始
理論最大吸入容積
c.排氣過程結(jié)束
a.壓縮過程開始
單螺桿式壓縮機工作過程滑片式壓縮機工作過程螺桿式製冷壓縮機渦旋式製冷壓縮機離心式壓縮機下一級第五章常用製冷裝置1.電冰箱2.空調(diào)器窗式空調(diào)器壁掛式空調(diào)器落地式空調(diào)機中央空調(diào)系統(tǒng)除濕機4.地源熱泵地下埋管太陽能熱泵4.水源熱泵圖1-11化工、造紙、印染等廢熱工業(yè)餘熱第六章潔淨空調(diào)特點:用於良好的過濾系統(tǒng)風量大風機的壓頭高溫濕度控制精度高正負壓控制嚴格空氣調(diào)節(jié)韓吉田製冷與低溫工程研究所電話:88399060-mail:jthan@製冷與空調(diào)學科與技術(shù)重要性、作用、地位?GreatestEngineeringAchievementsofthe20thCenturyHowmanyofthe20thcentury'sgreatestengineeringachievementswillyouusetoday?Acar?Computer?Telephone?Achievements
1.Electrification,2.Automobile,3.Airplane4.Watersupplyanddistribution,5.Electronics6.RadioandTelevision,7.AgriculturalMechanization8.Computers,9.Telephone10.Air-conditioningandRefrigeration11.Highways,12.Spacecraft13.Internet14.Imaging,15.HouseholdAppliances16.Healthtechnologies17.PetroleumandPetrochemicalTechnologies18.LaserandfiberOptics19.NuclearTechnologies20.High-performanceMaterials.空調(diào)製冷技術(shù)被是20世紀的偉大工程成就之一(The20thcentury’sgreatestengineeringachievements)
AirConditioningandRefrigeration,Whichoftheappliancesinyourhomewouldbethehardesttolivewithout?Themostfrequentanswertothatquestioninarecentsurveywastherefrigerator.Overthecourseofthe20thcentury,thisonetimeluxurybecameanindispensablefeatureoftheAmericanhome,amainstayinmorethan99.5percentofthenation'sfamilykitchensbycentury'send.3E問題:能源、經(jīng)濟、環(huán)境人工環(huán)境、環(huán)境工程:舒適健康?安全:生活、飲食、交通(如車輛)科研生產(chǎn)、冷藏、食品鏈、醫(yī)藥緒論空氣調(diào)節(jié)是依據(jù)熱物理與流體力學、綜合建築、機電等工程學科的發(fā)展成果而形成的獨立學科分文,專門研究和解決各類內(nèi)部工作、居住、生產(chǎn)和科學實驗所要求的空氣環(huán)境??諝庹{(diào)節(jié)的任務:工作、生活、生產(chǎn)過程和科學實驗等所要求控制的空氣環(huán)境,一般是指在某一特定空間內(nèi)對其空氣溫度、濕度、清潔度和空氣流動速度進行調(diào)節(jié),達到並保持滿足人體舒適和工藝過程以要求。在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的條件下,有時還需對空氣的壓力、成分、氣味和雜訊等進行調(diào)節(jié)和控制??傊瑨裼眉夹g(shù)手段,創(chuàng)造和保持滿足一定要求的空氣環(huán)境——空氣調(diào)節(jié)的任務。一、定義一種技術(shù),保證室內(nèi)(局部)環(huán)境符合要求控制對象:室內(nèi)空氣控制手段:加熱、加濕、降溫、降濕、過濾、通風、減振、噪音控制等控制範圍:特定的空間(如室內(nèi))
控制對象:室內(nèi)空氣
控制手段:加熱、加濕、降溫、降濕、過濾、通風、減振、噪音控制等採暖通風與空氣調(diào)節(jié)的含義通風(Ventilating):用自然或機械的方法向某一房間或空間送入室外空氣,或由某一房間或空間排出空氣的過程。空氣調(diào)節(jié)(Air-Conditioning):實現(xiàn)對某一房間或空間內(nèi)的溫度、濕度、潔淨度和空氣流動速度等進行調(diào)節(jié)與控制,並提供足夠量的新鮮空氣。採暖、通風與空氣調(diào)節(jié)間的主要不同是調(diào)節(jié)的參數(shù)與精度不同。採暖(Heating):又稱供暖,是指向建築等供給熱量,保持室內(nèi)一定溫度。人工環(huán)境保證某一特定空間(房間、廠房、載人航天器、潛艇、飛機等)的空氣參數(shù)達到所要求的狀態(tài)。本課程的任務本課程主要閘述溫濕環(huán)境工程的原理和設計方法,也涉及了空氣淨化技術(shù)。從空間空氣品質(zhì)控制的角度而言,這還是不夠的,需要進一步發(fā)展。空氣調(diào)節(jié)的發(fā)展前景非常廣闊,有一些新的領(lǐng)域還需要我們?nèi)ヌ剿靼l(fā)展??諝庹{(diào)節(jié)的功能加熱或降溫,能夠調(diào)節(jié)空氣溫度;加濕或減濕,能夠調(diào)節(jié)空氣濕度;能夠使空氣具有一定的流動速度;能夠使空氣具有一定的潔淨程度;使空氣具有一定的新鮮程度。二、分類1、舒適性空調(diào)目的:為人服務,使人舒適、滿意、健康;
範圍:住宅、辦公樓、商店、旅館、餐館(茶室、酒吧)、醫(yī)院、客用火車、汽車、飛機等;
特點:控制精度不高,主要是溫度濕度調(diào)節(jié);2、工藝性空調(diào)目的:為生產(chǎn)、科研等特定對象服務;範圍:車間、特定用途的空間(貨用的運輸工具、核研究和實驗、軍事等);特點:控制精度一般比較高,嚴格按照工藝要求。1、溫度2、濕度3、潔淨度4、風速5、噪音6、壓力7、成分8、氣味9、背景(光、音樂、風景、顏色等)10、細菌、微生物等三、控制參數(shù)SARS的教訓!空調(diào)處理單元
空調(diào)的歷史及現(xiàn)狀國內(nèi)最早的記載:《藝文志》記載:“大秦國有五宮殿,以水晶為柱拱,稱水晶宮,內(nèi)實以冰,遇夏開放?!闭嬲饬x上的空調(diào)始於20世紀初,1902年美國開利博士發(fā)明了世界上第一部科學空調(diào)系統(tǒng);1904年在紐約建成斯托克斯交易所空調(diào)系統(tǒng),同一時間在德國一劇院建成類似的空調(diào)系統(tǒng)。四、發(fā)展與未來發(fā)展:迅速,滲透到生活、工作的每個角落未來發(fā)展方向:人與環(huán)境的高度協(xié)調(diào)發(fā)展能源:節(jié)能減排室內(nèi)空氣品質(zhì)室外地球環(huán)境(溫室效應、臭氧層問題)系統(tǒng)與設備的更新國內(nèi)外空調(diào)界研究的三大主題
熱舒適節(jié)能IAQ空調(diào)帶來的主要問題1、能源的巨大消耗2、大氣環(huán)境的污染3、病態(tài)建築綜合癥能源的巨大消耗在發(fā)達國家裏,用於空氣調(diào)節(jié)的電能占全國總消耗電能的20%~30%。我國1995年建築採暖能耗已占總能耗的10.7%,一些寒冷地區(qū)採暖能耗甚至占當?shù)乜偰芎牡囊话胍陨稀=êB能耗的大部分能量都用於採暖、通風與空調(diào)。城市熱島城市熱島指城市中心區(qū)的氣溫比郊區(qū)高。由“熱島”引起了稱作“城市風”的迴圈風,將周圍工廠散發(fā)的污染空氣吹入市區(qū)。“熱島”還導致夏季空調(diào)負荷的增加,據(jù)測算,每升高1?C,空調(diào)容量約增加6%。
灰塵等污染物的向風性?病態(tài)建築綜合癥的產(chǎn)生原因1、通風不良2、空氣過濾不佳3、系統(tǒng)污染嚴重4、人體、裝修材料等的污染推薦空調(diào)網(wǎng)站主要參考書
1.趙崇義等,空氣調(diào)節(jié),(第三版)
2.本村建一著,單寄平譯,空氣調(diào)節(jié)的科學基礎
3.進上宇市著,範存養(yǎng)譯,空氣調(diào)節(jié)手冊
4.彥啟森,建築熱過程冷庫技術(shù)王美霞第一章冷庫總述第二章土建式冷庫的建築構(gòu)造裝配式冷庫第三章冷庫圍護結(jié)構(gòu)的隔熱與防潮第四章氣調(diào)式冷庫第五章氨製冷系統(tǒng)第六章氟利昂製冷系統(tǒng)第七章冷庫製冷設備的選型1.1冷庫的分類
食品冷藏庫是用人工製冷的方法對易腐食品進行加工和貯藏,以保持食品食用價值的建築物,是冷藏鏈的一個重要環(huán)節(jié)。冷藏庫對食品的加工和貯藏,調(diào)節(jié)市場供求,改善人民生活等都發(fā)揮著重要的作用。
冷庫(Coldstore)是指用於在低溫條件下保藏貨物的建築群,包括庫房、壓縮機房、配電室及其附屬建築物。第1章冷庫總述食品冷凍冷藏原理食品冷加工:利用低溫保藏食品。優(yōu)點:使食品在較長時間的保藏過程中,能基本保持原有的營養(yǎng)成分、味道和色澤。三個過程:食品的冷卻、凍結(jié)和冷藏。1.1冷庫的分類冷卻:是指將食品的溫度快速降低到指定的溫度,但應高於食品汁液的凍結(jié)點?!?-0℃。在這樣的溫度下,既能延長食品的保藏期限,又能最大限度的保持食品的新鮮狀態(tài)。微生物仍能生長繁殖,只能作短期保藏。凍結(jié):是將食品中所含的水分大部分凍結(jié)成冰,即將食品的溫度快速降低到低於食品汁液的凍結(jié)點,並達到某一指定溫度。凍結(jié)後,由於低溫和缺水,部分微生物被殺死,其餘微生物活動微弱,所以經(jīng)過凍結(jié)的食品能夠作較長時間保藏。冷藏:是在維持食品冷加工最終溫度的條件下,將食品作不同期限的保藏。高溫冷藏和低溫冷藏。1.1冷庫的分類食品變質(zhì)的主要原因微生物的作用引起的變質(zhì)大量微生物在生長過程中分泌各種酶類物質(zhì),促使食品發(fā)生分解,由高分子物質(zhì)分解為低分子物質(zhì),首先降低食品的品質(zhì),進而發(fā)生變質(zhì)和腐爛。是變質(zhì)的主要原因。酶的作用引起的變質(zhì)
0℃以下的低溫,酶的活性很小。非酶引起的變質(zhì)1.1冷庫的分類食品低溫貯存原理
無論是有微生物的作用引起的變質(zhì)還是酶或非酶引起的變質(zhì),在低溫環(huán)境下,都可以延緩、減弱其作用,但是低溫並不能完全阻止它們的作用,即使在凍結(jié)點以下的低溫,食品進行長期貯藏時,其品質(zhì)也會降低。因此,各類食品都規(guī)定有合理的冷藏期限。
1.1冷庫的分類
已經(jīng)變質(zhì)的食品,在低溫條件下也不能改變它的狀態(tài)。1.1.1按使用性質(zhì)分類(1)生產(chǎn)性冷庫:建在食品生產(chǎn)地附近、貨源比較集中的地區(qū)和漁業(yè)基地。通常作為魚類、肉類、禽蛋等加工廠的重要組成部分。主要任務:進行食品的冷卻和凍結(jié),並作短期貯存。因此其冷卻、凍結(jié)能力比較大。要求:交通運輸比較方便。(2)分配性冷庫:建在人口集中的地區(qū)和水陸交通樞紐地區(qū)。主要任務:貯藏已經(jīng)冷卻或凍結(jié)的食品,用以短、長期備用。所以貯藏能力大,冷卻、凍結(jié)能力小。生產(chǎn)特點:整進零出或整進整出。因為進出貨比較集中,要求能與鐵路公路、碼頭相通,做到運輸流暢,吞吐迅速。1.1冷庫的分類(3)中轉(zhuǎn)性冷庫:主要指建在漁業(yè)基地的水產(chǎn)冷庫。特點:能夠進行大批量的冷加工,並可在冷藏車、船的配合下起到中間轉(zhuǎn)運作用,向外調(diào)撥或者提供出口。(4)零售性冷庫:主要建在大型商店或者菜場內(nèi),供臨時貯存零售食品用。特點:庫容量小、貯存期短。(5)綜合性冷庫:庫容量比較大,並且能夠具有一定的冷卻和凍結(jié)等冷加工能力,起到生產(chǎn)性冷庫和分配性冷庫的雙重作用,在我國應用比較普遍。1.1冷庫的分類1.1.2按建築結(jié)構(gòu)特點進行分類(1)土建式冷庫:這類冷庫的主體結(jié)構(gòu)(柱梁樓板屋頂)和地下荷重結(jié)構(gòu)都用鋼筋混凝土,圍護結(jié)構(gòu)的牆體都採用磚砌而成,隔熱材料大都用稻殼、軟木等。(2)裝配式冷庫:主體結(jié)構(gòu)採用輕鋼結(jié)構(gòu),圍護結(jié)構(gòu)的牆體是用預製的複合隔熱板組裝而成。隔熱材料:硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或者硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫塑料等。1.1冷庫的分類1.按冷庫容量進行分類1.1.3其他分類法1.1冷庫的分類表1-2冷庫的分類規(guī)模分類冷藏容量/t凍結(jié)能力(t/d)生產(chǎn)性冷藏庫分配性冷藏庫大型冷庫10000及以上120~16040~80大中型冷庫5000以上~10000以下80~12040~60中小型冷庫1000~500040~8020~40小型冷庫<100020~40<201.1.3按冷庫溫度分級進行分類表1-4日本冷庫的分級
1.1冷庫的分類1.2.1主庫冷庫是一建築群,主要由主體建築(主庫)、製冷壓縮機房和附屬建築組成。一、主體建築即主庫、庫房,主要指各種冷加工間及冷藏間。冷卻間:用途冷卻或者預冷,室溫:0~-2℃。產(chǎn)品預冷後溫度一般為4℃。凍結(jié)間:將需要長期貯存的食品由常溫或者冷卻狀態(tài)快速降至-15℃~-18℃。室溫:-23℃~-30℃。冷卻物冷藏間(高溫冷藏間):貯藏鮮蛋、水果等。室溫:4℃~-2℃;濕度:85~95%,視品種不同而不同。1.2冷庫的組成制冰間:鹽水制冰(-4℃)、快速制冰(-10℃)。位置一般靠近設備間。要求考慮冰塊運輸方便,並且排水方便,以免室內(nèi)積水和過分潮濕。冰庫:貯冰用。靠近制冰間和出冰月臺。
各種冷間的設計溫度和相對濕度應當根據(jù)食品冷藏工藝要求確定,一般可以按照下表選取。
GB50072-2001冷庫設計規(guī)範凍結(jié)物冷藏間(低溫冷藏間):貯藏冷加工過的食品。室溫:-18℃~-25℃;濕度:95~98%1.2冷庫的組成穿堂:食品進出的通道,並起到溝通各冷間、便於裝卸周轉(zhuǎn)的作用。1.2冷庫的組成低溫穿堂:佈置在冷庫內(nèi),牆體作隔熱處理,並設置冷卻設備,保持穿堂內(nèi)溫度在-10℃以下的稱為低溫穿堂。中溫穿堂:只作隔熱處理而不設冷卻設備,穿堂內(nèi)溫度在0℃以上的稱為中溫穿堂。常溫穿堂:穿堂佈置在主庫之外,不設置隔熱措施和冷卻設備,保持穿堂內(nèi)溫度接近於外界大氣溫度,稱為常溫穿堂。1.2.2製冷壓縮機房和設備間製冷壓縮機房冷庫的動力車間,安裝有壓縮機、中間冷卻器、調(diào)節(jié)站、儀錶屏及配用設備等。製冷壓縮機房主要設置在主庫附近單獨建造,一般採用單層建築。設備間安裝冷凝器、貯氨器、汽液分離器、迴圈貯液桶、氨泵等製冷設備,緊靠製冷壓縮機房。通常壓縮機房和設備間合為一間。變配電間根據(jù)電氣工藝要求而定。包括變壓器間、高壓配電間、低壓配電間。一般應儘量靠近負荷大的房間;也可單獨建築,高度不得小於5m,通風好。鍋爐房設置在全年主導風向的下風向。1.2冷庫的組成1.2.3生產(chǎn)廠房屠宰車間任務:宰殺生豬加工成白條肉。根據(jù)冷庫加工對象的不同,還可以設清真車間、宰雞車間。理魚間或整理間供水產(chǎn)品凍結(jié)前進行清洗、分類、分級、處理、裝盤、過磅等工序的場所。10~15m2/t,地面便於排水。加工車間進行食品二次加工的車間。醃臘肉、熟食、附產(chǎn)品、腸衣;醃制、魚粉等車間。其他如化驗室、倉庫和車庫、一般倉庫、汽車庫、污水處理廠等。1.2冷庫的組成1.2.4辦公和生活用房辦公樓、醫(yī)務室、職工宿舍、俱樂部、托兒所、廁所、浴室、食堂等。1.2.4其他危險品倉庫:單獨建築的專貯汽油、酒精、丙酮、製冷劑等易燃易爆物品的庫房。應距離其他建築20m以上。還有傳達,圍牆,綠化設施等。1.2冷庫的組成1.3.1庫址的選擇經(jīng)濟依據(jù)根據(jù)使用性質(zhì)在產(chǎn)地或主要消費區(qū)選址。交通運輸沿鐵路專用線或靠近水運碼頭佈置。區(qū)域環(huán)境遠離產(chǎn)生有害氣體、煙霧等企業(yè),儘量選擇在工業(yè)區(qū)的上風側(cè)及污水處理場排出口的上游。地形地質(zhì)基地面積應滿足要求並適當考慮擴建。水源庫址附近應保證有充足的水源。電源屬於第二類負荷,不採用自設發(fā)電設備供電。其他熱源方便,居住、生活、交通方便等。1.3冷庫的總體佈局1.3.2冷庫廠區(qū)總平面佈置一般原則:冷庫廠區(qū)總平面佈置首先必須滿足生產(chǎn)工藝的要求,保證生產(chǎn)流程的連續(xù)性,應將所有建築物、道路、管線等按生產(chǎn)工藝流程進行聯(lián)繫和組合,儘量避免作業(yè)線的交叉和迂回運輸。即從滿足食品冷凍冷藏工藝要求和便利產(chǎn)品運輸出發(fā),佈置各車間和庫房的相互位置。1.3冷庫的總體佈局六個方面:(1)滿足生產(chǎn)工藝的要求(2)力求佈置緊湊,盡可能少占地。(3)按使用功能進行分區(qū)。(溫度)(4)滿足衛(wèi)生防護要求。(5)應當將近期建設與遠期發(fā)展相結(jié)合。(6)動力區(qū)應靠近負荷中心。1.3冷庫的總體佈局1.3冷庫的總體佈局(1)冷庫平面的幾何形狀(2)冷藏間的淨高(3)使用的冷分配設備1.影響冷庫容量的因素1.4.1冷庫建築面積的確定1.4冷庫的平面佈置(1)冷庫平面的幾何形狀冷庫食品貯藏原則:先進先出。因此必須設置通道,以便貨物的分垛裝卸。庫房寬度:手工搬運為1.2m,機械搬運:1.8m。
10m以內(nèi):一側(cè)留通道;
10~20m:庫中央留通道;超過20m:每10m寬加一條通道。1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面佈置(2)冷藏間的淨高有效堆貨高度:冷藏間淨高減去平頂與頂管的距離、頂管的高度、貨垛與頂管的距離及墊木高度而得。目前國內(nèi)冷庫堆碼高度:
30t以下1.8m~2.0m300t以下2.5m~4.0m500t~1500t3.3m~4.2m1500t以上3.8m~4.5m1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面佈置(3)使用的冷分配設備有效堆貨高度:冷藏間淨高減去平頂與頂管的距離、頂管的高度、貨垛與頂管的距離及墊木高度而得。
相同的冷藏間選不同的冷分配設備,它們的有效容積不同。一般情況下對於凍結(jié)物冷藏間:採用集中或滿鋪佈置的頂管,容積使用率最高。對於冷卻物冷藏間:採用帶均勻送風道的冷風機,容積效率最高。1.影響冷庫容量的因素1.4冷庫的平面佈置冷庫的設計規(guī)模應以冷藏間或冰庫的公稱容積為計算標準。
公稱容積——冷藏間或冰庫的淨面積(不扣除柱、門鬥和製冷設備所占的面積)乘以房間淨高確定。冷庫的計算噸位可按下式計算:(1-1a)2.按照生產(chǎn)指標計算庫房面積1000-一噸換算成千克的數(shù)值1.4冷庫的平面佈置冷藏間體積利用係數(shù)公稱體積(m3)體積利用係數(shù)η500~10000.401001~20000.502001~100000.5510001~150000.60>150000.62注:蔬菜冷庫的體積利用係數(shù)應當按照上表中的數(shù)值乘以0.8的修正係數(shù)。冰庫體積利用係數(shù)冰庫淨高(m)體積利用係數(shù)η≤4.20.404.21~5.000.505.01~6.000.60>6.000.65表1-19表1-201.4冷庫的平面佈置表1-21食品計算密度(kg/m3)食品類別密度凍肉400凍魚470鮮蛋260鮮蔬菜230鮮水果230冰蛋600機制冰750其他按實際密度採用注:同一冷庫同時存放豬、牛、羊肉時,其密度均按400kg/m3計;只存凍羊腔時,密度按250kg/m3計算;只存凍牛、羊肉時,密度按330kg/m3計。1.4冷庫的平面佈置補例1-1預建設貯存500t鮮水果的冷藏間,已知:貨物計算重度,求庫房容積。1.4冷庫的平面佈置表1-19冷藏間體積利用係數(shù)公稱體積(m3)體積利用係數(shù)η500~10000.401001~20000.502001~100000.5510001~150000.60>150000.623.庫房淨高與堆碼高度確定庫房公稱容積後,如果能確定庫房淨高,則可確定庫房面積。庫房淨高與貨物堆碼高度有關(guān),而堆碼高度由貨物種類和堆碼方式?jīng)Q定。1.4冷庫的平面佈置補表1-14.分間由於進入冷庫的食品種類不同、特性不同,所需要的冷藏溫度、相對濕度也不同,冷藏間必須分間。分間多少主要取決於貨物種類的多少和進出貨的頻率,根據(jù)投資方的要求進行。冷藏間的分間應符合下列規(guī)定:(1)按食品的特性及冷藏要求分間;(2)有異味的食品應單間儲存;(3)凍結(jié)物冷藏間宜採用大房間;儲存水果、蔬菜和鮮蛋的冷卻物冷藏間宜適當採用較小房間。1.4冷庫的平面佈置1.4.2凍結(jié)量計算
凍結(jié)量主要用於凍結(jié)間的設計,凍結(jié)間設計主要是確定其面積和高度。
凍結(jié)間freezingroom
凍結(jié)間:用大流量低溫空氣迴圈來凍結(jié)產(chǎn)品的冷房間。凍結(jié)設備不同分為:吊軌式吹風凍結(jié)間和擱架排管凍結(jié)間。其幾何尺寸主要取決於冷加工能力和採用的凍結(jié)設備。1.4冷庫的平面佈置(一)吊軌式吹風凍結(jié)間冷加工能力:公式(1-2a)吊軌單位長度淨載貨量應按下列規(guī)定取值:1.肉類:豬胴體人工推動g=210~230kg/m
機械傳動g=170~210kg/m2.魚類:20kg盤:g=540kg/m15kg盤:g=400kg/m3.蝦類:2kg盤g=270kg/m牛胴體:人工推動1/2
g=195~400kg/m?;g=130~265kg/m羊胴體:人工推動g=170~240kg/m1.4冷庫的平面佈置1.4冷庫的平面佈置補例1-21.4冷庫的平面佈置(二)設有擱架式凍結(jié)設備的凍結(jié)間冷加工能力應按下式計算:1.4冷庫的平面佈置1.4冷庫的平面佈置補例1-31.4冷庫的平面佈置本章小結(jié):(1)冷庫(2)食品冷加工(3)冷庫的分類(4)冷庫庫容量的計算第1章冷庫總述GB50072-2001冷庫設計規(guī)範
在建築物中支撐外荷載的構(gòu)件或者構(gòu)架,例如:屋架、梁、板、牆、柱、基礎等組成的體系,叫做建築結(jié)構(gòu)。冷庫建築一般由圍護結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)組成。冷庫的圍護結(jié)構(gòu)除了遮蔽風沙、雨雪的侵襲外,還起到隔熱防潮的作用。承重結(jié)構(gòu)則起到承重的作用。冷庫是低溫倉儲建築,對建築結(jié)構(gòu)有特殊要求。第二章土建式冷庫的建築構(gòu)造荷載方面,恒荷載和活荷載都較大,還有動荷載。常溫下施工和安裝,低溫下運行。溫度應力較大。冷庫內(nèi)部構(gòu)件長期處於低溫環(huán)境下,甚至低溫高濕、溫濕度變化頻繁。隔熱要求高,避免形成“冷橋”。低溫庫地坪要採取合理防凍措施。2.1.1冷庫的建築結(jié)構(gòu)特點2.1建築結(jié)構(gòu)特點2.1建築結(jié)構(gòu)特點冷橋:當導熱係數(shù)大的構(gòu)件,例如柱、梁、板、管道等,穿過或者嵌入冷庫圍護結(jié)構(gòu)的隔熱層時,便形成了導熱的通道——冷橋。危害:冷橋的存在不僅破壞了圍護結(jié)構(gòu)的隔熱效果,更嚴重的是冷橋表面容易凝水或結(jié)霜,甚至凍結(jié)。將影響冷庫的使用和安全。凍融迴圈:結(jié)構(gòu)件表面和內(nèi)部所含水分的凍結(jié)和融化的交替出現(xiàn),就是凍融迴圈。2.1建築結(jié)構(gòu)特點2.2基礎2.2基礎基礎:直接承受冷庫建築物的自重及其荷載,並將它傳遞給地基的構(gòu)築物,基礎是建築物的地下部分。地基:是指基礎下麵承受冷庫全部荷載的那部分土層。作用:外牆具有隔絕風雨的侵襲,防止溫度變化和太陽輻射等的影響,具有較高的隔熱和防潮性能。內(nèi)牆:保護隔熱體和分隔房間的作用。冷庫外牆為自承重結(jié)構(gòu),只承受自重和風力的影響,不擔負冷庫的其他荷載。2.3牆體
冷庫隔熱外牆由圍護牆體、隔汽防潮鋼層、隔熱層和內(nèi)保護層組成。2.3.2冷庫隔熱外牆的構(gòu)造2.3.1冷庫牆體的作用2.3牆體外牆結(jié)構(gòu)圖1.20毫米水泥砂漿抹面2.磚牆3.20毫米水泥砂漿抹面4.二氈三油5.軟木隔熱層6.30毫米鋼絲網(wǎng)砂漿面層不設隔熱層的內(nèi)牆在同溫樓層及同溫庫內(nèi),或相鄰兩個冷間的溫差<5℃時,可以採用不敷設隔熱材料的內(nèi)牆。一般採用240或420mm厚的磚牆,兩面用水泥砂漿抹面;也可採用須制鋼筋混凝土小柱插板或預製混凝土塊砌體。隔熱的內(nèi)牆與外牆結(jié)構(gòu)相似,但是較簡單,一般不採用磚襯牆,最好用木板做襯牆。有的只設隔熱層和隔汽防潮層。2.3牆體2.3.3冷庫內(nèi)牆的構(gòu)造高溫庫低溫庫2.3牆體圖2-10內(nèi)隔牆牆體構(gòu)造樓面樓面是水準的承重結(jié)構(gòu),需要將上面的豎向載荷及樓板自身的自重,通過梁或柱傳給基礎,並且對牆體還有一個水準支撐的作用。因此要求樓板有足夠的強度和剛度。
上下庫房同溫,樓面不需要做隔熱處理。若上下兩層庫房溫差≥5℃時,要做成隔熱樓板。
上鋪法:將隔熱材料鋪設在樓板上。下貼法:將隔熱材料反貼在樓板的下麵。防潮層一般採用一氈二油或二氈三油的做法。2.4樓板和地坪65102
地坪是指冷庫底層的地面。一般分為兩類:高溫庫地坪和低溫庫地坪。高溫庫地坪:非絕熱地坪和絕熱地坪非絕熱地坪2.4樓板和地坪絕熱地坪2.4樓板和地坪低溫庫地坪:
在庫溫較低的情況下,地坪的隔熱層不足以防止地坪下土壤的凍結(jié),只能延長土壤被凍結(jié)的時間。地面下土壤凍脹,可以把牆、柱的基礎抬高,使地面凍臌開裂,導致建築物的破壞而不能使用。因此,如何採取經(jīng)濟合理的地坪防凍措施是設計凍結(jié)物冷藏間和凍結(jié)間地坪必須考慮的問題。目前,冷庫地坪防凍的措施主要有以下幾種:架空防凍:一般用鋼筋混凝土柱或磚柱將地坪架空,架空層的通風可以靠溫差形成的空氣自然對流來完成,也可以使用通風機通風。防凍效果好,且便於檢修和清掃。造價較高。地坪架空分為:矮架空(0.8~1.8m)和高架空(2~2.8m)兩種。2.4樓板和地坪圖2-20架空地坪2.4樓板和地坪地面埋設通風管防凍:水泥管或缸瓦管(管徑300mm,長30m以內(nèi))自然通風,造價低通風管與夏季主導風向一致圖2-21自然通風管地坪地面埋設加熱蛇形油管防凍利用氨壓縮機排氣的熱量來加熱柴油或廢冷凍機油(14-5℃),再用油泵將熱油輸入地坪的油管內(nèi)迴圈流動,對地坪加熱防凍。造價低,防凍效果好,耗用無縫鋼管多,洩漏難維修。油管選用直徑25或38的無縫鋼管,中心距不大於1.5m。0.5MPa空氣2.5MPa水壓試漏電熱防凍:地坪隔熱層下的混凝土層內(nèi)埋設電熱鋼筋網(wǎng)加熱防凍。缺點:耗電量大,並需要防止短路。2.4樓板和地坪
屋蓋屋蓋是冷庫頂部的週邊護結(jié)構(gòu),除了避免日曬和防止風沙、雨雪對冷庫的侵襲外,還要起到隔熱和穩(wěn)定牆身的作用。冷庫屋蓋需要滿足下麵的要求:(1)結(jié)構(gòu)堅固耐用,自重較輕;(2)耐火、防水,能長期抵抗自然侵蝕;(3)施工方便,適於工業(yè)化施工;(4)取材容易,造價經(jīng)濟,構(gòu)造簡單,便於維修;(5)屋面的排水良好;(6)具有合乎要求的隔熱性能;(7)造型美觀。兩類:整體式隔熱屋蓋和閣樓式隔熱屋蓋。2.5屋蓋和閣樓層2.5屋蓋和閣樓層整體式絕熱屋蓋:將屋面防水構(gòu)造與絕熱層的隔汽構(gòu)造結(jié)合起來的屋蓋。整體式絕熱屋蓋:根據(jù)絕熱層的鋪設位置:上鋪法和下貼法優(yōu)點:施工方便簡單,適用於所有絕熱材料。缺點:防水隔汽層容易老化,不宜翻修,在屋頂與牆身交界處容易形成冷橋。需要有防雨設施,增加費用。上鋪法:在鋼筋混凝土屋面板上直接鋪砌絕熱材料。2.5屋蓋和閣樓層下貼法:這種構(gòu)造就是在鋼筋混凝土屋面板底層貼絕熱層。優(yōu)點:有利於絕熱材料層乾燥;屋蓋的絕熱層與外牆的絕熱層易連成整體,避免冷橋;絕熱材料層易於翻修。缺點:施工困難。對絕熱材料的要求比較高,宜用質(zhì)輕及導熱係數(shù)小的材料,因而造價高。2.5屋蓋和閣樓層閣樓式絕熱屋蓋:將防水構(gòu)造和隔汽構(gòu)造分開,上面是普通的防水屋面,下麵作一個閣樓,在閣樓層樓板上鋪設絕熱材料的屋蓋。全封閉式閣樓、半封閉式閣樓、開敞式(大開敞小封閉)閣樓全封閉式閣樓(即封閉式閣樓):用隔氣層把閣樓封閉起來,僅設密閉採光窗(或不設窗)和密閉門,使不能通風,以杜絕外界空氣和水蒸氣的滲入。這種做法,按理說稻殼層就應能保持乾燥,但事實並非如此,由幹施工及使用的實際情況,兼之閣樓的面積又很大,要做到整個閣樓空間的完全密閉幾乎是不可能的。因此,這種閣樓中的稻殼層往往受潮反而嚴重,同時,閣樓層內(nèi)不通風,溫度也高?,F(xiàn)基本不用。2.5屋蓋和閣樓層半封閉式閣樓:閣樓層上部空間可以通風對流,只在絕熱層的上表面整個鋪設防潮隔氣層密封。上部空間開敞,能對流通風,在夏季可以降低閣樓內(nèi)的溫差,減少耗冷量;同時,空氣及水蒸氣也難於向閣樓和牆身的絕熱層內(nèi)部滲透。這種閣樓的構(gòu)造方法,如果設計及施工得當,效果是好的。當閣樓上的絕熱層是採用鬆散材料時,欲在其上面直接敷設隔汽層則很困難。2.5屋蓋和閣樓層開敞式閣樓(大開敞小封閉):僅在牆身與閣樓交接處設置防氣帶(即密封帶),使空氣及水蒸氣不能進入牆身,其餘地方均為開敞通風。這種閣樓是從半封閉式閣樓發(fā)展而來,吸收了它的優(yōu)點,避免其缺點。簡易可行又經(jīng)濟節(jié)約的辦法。2.5屋蓋和閣樓層本章小結(jié):(1)冷庫的建築結(jié)構(gòu)特點(2)牆體的作用和構(gòu)造(3)地坪的分類和構(gòu)造(4)屋蓋的構(gòu)造第2章土建式冷庫的建築構(gòu)造第三章冷庫圍護結(jié)構(gòu)的隔熱與防潮3.1.1隔熱材料的種類冷庫建築中的隔熱材料的種類很多,按其組成可以分為有機和無機兩大類。(一)有機隔熱材料(1).炭化軟木及製品優(yōu)點:抗壓強度高、無毒、密度小、導熱係數(shù)小、彈性大、難燃、不易腐爛。缺點:會被蟲蛀鼠咬,產(chǎn)量少,價格高。3.1冷庫中常用的隔熱材料3.1冷庫中常用的隔熱材料(2).稻殼產(chǎn)地廣,價格便宜。比容大,運輸不便,容易腐爛。(3).聚苯乙烯泡沫塑料(易燃不用)(4).聚氨酯泡沫塑料(廣泛使用)可以直接發(fā)泡和噴塗,使用方便。(5).聚氯乙烯泡沫塑料(6).鋁箔波形紙板3.1冷庫中常用的隔熱材料(二)無機隔熱材料無機隔熱材料的特點是不腐爛、不燃燒、機械強度大、經(jīng)久耐用,但是密度和導熱係數(shù)一般都較大。(1).礦渣棉及其製品鐵礦渣,主要成分為:SiO2、CaO、Al2O3、MgO
多加工成各種規(guī)格的板、氈等礦棉製品。(2).玻璃棉及製品玻璃棉是把融化的玻璃液用壓縮空氣(或蒸氣)以極高的速度噴吹而成。導熱係數(shù)小,不燃燒,不黴爛,價格便宜。目前多製成隔熱板或管殼,使用方便,抗凍性好。3.1冷庫中常用的隔熱材料(3).火山巖棉及製品(4).防水膨脹珍珠巖(5).加氣混凝土(6).爐渣(7).泡沫玻璃(8).泡沫混凝土3.1冷庫中常用的隔熱材料3.1.2影響隔熱材料導熱性能的因素導熱係數(shù)≤0.2W/(m﹒K)的材料。(1)導熱係數(shù)??;(2)不散發(fā)有毒物質(zhì)或異味,不易變質(zhì);(3)塊狀材料應溫度變形係數(shù)小,易於切割加工,並便於與基層粘結(jié);(4)地面、樓板採用的隔熱材料,其抗壓強度不應小於
0.25MPa。3.1冷庫中常用的隔熱材料影響隔熱材料導熱性能的因素:(1)隔熱材料的濕度(含濕率)水分增加,導熱係數(shù)將顯著增大。原因:空氣導熱係數(shù):0.039W/(m.℃)
水:0.55W/(m.℃);冰:2.32W/(m.℃)含水率有兩種方法:①品質(zhì)含水率隔熱材料中水的品質(zhì)與烘乾後隔熱材料品質(zhì)的比值。②體積含水率隔熱材料中液態(tài)水的體積與隔熱材料體積之比。3.2冷庫中常用的隔熱材料(2)隔熱材料密度(kg/m3)
密度是指單位體積的材料的重量,用表示。隔熱材料內(nèi)部都存在一定的孔隙,它們由材料骨架和孔隙中的空氣組成。材料骨架的導熱係數(shù)比靜止空氣的要大得多,所以孔隙率大即密度小的材料,導熱係數(shù)小。(3)工作溫度導熱係數(shù)與使用溫度之間是線性關(guān)係:3.1冷庫中常用的隔熱材料
此外,導熱性能也與孔隙的大小和形狀有關(guān)。優(yōu)良的隔熱材料不但應當具有較大的孔隙率,而且其中的氣孔應直徑細小,分佈均勻和各自封閉。一般導熱材料具有最佳密度。這是因為當密度低於某一個極限時,材料的孔隙過大甚至互相串通而使對流換熱加強的緣故。聚苯乙烯泡沫塑料的最佳密度為27kg/m3。3.1冷庫中常用的隔熱材料3.2.1蒸汽滲透的概念
一般來講,空氣中的水蒸氣分壓力隨著溫度的升高而增大。在圍護結(jié)構(gòu)得高溫側(cè)和低溫側(cè),將有水蒸氣分壓力差。水蒸氣將從分壓力高的一側(cè)通過圍護結(jié)構(gòu)向分壓力低的一側(cè)滲透。
在滲透過程中,當水蒸氣通過圍護結(jié)構(gòu)遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達到或者低於露點的某個冷區(qū)時,水蒸氣就在該處凝結(jié)或結(jié)冰。3.2冷庫圍護結(jié)構(gòu)的隔汽防潮3.2冷庫用隔汽防潮材料
冷庫用防潮隔氣材料要求蒸汽滲透係數(shù)較小,並要有足夠的粘結(jié)性,能牢固地粘合在隔熱結(jié)構(gòu)上。(1)石油瀝青及其製品(2)塑膠薄膜(3)其他水泥砂漿、聚氯乙烯膠泥、過氯乙烯水泥地面塗料、聚氨酯粘結(jié)劑第六章冷庫庫容量及製冷負荷的計算
冷負荷:耗冷量,需冷量;冷庫耗冷量的總稱。冷卻設備負荷:coolingequipmentload
為維持室內(nèi)在某一溫度,須從室內(nèi)帶走的熱流量。據(jù)此來選擇冷間內(nèi)製冷蒸發(fā)器的蒸發(fā)表面積。冷卻設備:coolingequipment
製冷系統(tǒng)中的排管、空氣冷卻器和其他類型蒸發(fā)器的總稱。機械負荷:mechanicalload
為維持氨製冷系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn),氨壓縮機需帶走的熱流量。冷庫的設計規(guī)模應以冷藏間或冰庫的公稱容積為計算標準。
公稱容積——冷藏間或冰庫的淨面積(不扣除柱、門鬥和製冷設備所占的面積)乘以房間淨高確定。冷庫的計算噸位可按下式計算:6.1冷庫庫容量的計算1000-一噸換算成千克的數(shù)值6.2.1冷藏庫製冷工藝基礎資料表6-56.2.2食品的主要物理特性和生物特性
1.食品的主要物理特性表6-6~6-82.食品的主要生物特性表6-96.2製冷負荷計算的基礎資料6.3冷間耗冷量的計算6.3.1室外計算參數(shù)的確定室外計算參數(shù)除應採用現(xiàn)行的《採暖通風和空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)範》的規(guī)定外,還應符合下列規(guī)定:(1)冷間圍護結(jié)構(gòu)傳入熱量計算的室外計算溫度,應採用夏季空氣調(diào)節(jié)日平均溫度。計算冷間圍護結(jié)構(gòu)最小總熱阻時的室外計算相對濕度,應採用最熱月的月平均相對濕度。(2)開門熱量和冷間換氣熱量計算的室外溫度,應採用夏季通風溫度,室外相對濕度應採用夏季通風室外計算的相對濕度。(3)蒸發(fā)式冷凝器計算的濕球溫度應採用夏季室外平均每年不保證50h的濕球溫度。6.3冷間耗冷量的計算(4)鮮蛋、水果、蔬菜及其包裝材料的進貨溫度以及計算水果蔬菜冷卻時呼吸熱量的初始溫度,均按當?shù)剡M貨旺月的月平均溫度計算。如建設單位未提供確切的旺月的月平均溫度時,可按夏季空氣調(diào)節(jié)平均溫度乘以季節(jié)修正係數(shù)n1採用。季節(jié)修正係數(shù)n1見表6-10。
表6-116.3.2冷間設計溫度和相對濕度冷間設計溫度和相對濕度應根據(jù)各類食品冷藏工藝要求確定。
表6-12第七章冷庫製冷設備的選型
設備選型製冷壓縮機選型冷卻設備選型計算冷凝器選型計算節(jié)流閥選型計算輔助設備選型設計1.壓縮機類型2.壓縮機數(shù)量3.壓縮機級數(shù)4.壓縮機製冷量1.冷凝器類型2.冷凝器傳熱面積3.冷凝器數(shù)量1.蒸發(fā)器類型2.蒸發(fā)器傳熱面積1.節(jié)流閥的類型:①手動節(jié)流閥②浮球節(jié)流閥③熱力膨脹閥④熱電膨脹閥1.中間冷卻器2.高壓貯氨器3.氣液分離器4.低壓迴圈桶5.排液桶6.
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